一种页岩气除液装置的制作方法

本发明属于页岩气开采装置，具体涉及一种页岩气除液装置。

背景技术：

1、气田开发过程中，为了提高单井产量，常采用大规模的水力压裂施工在页岩储层形成复杂的人工缝网。单井需要往气藏泵注几万方的水。在试采期间这些大量注入液体又将随产出的天然燃气返排出地面，使得天然气饱和水含量高，部分地层水成为水蒸气和天然气混合，富含水分的天然气在试采作业时通过试采流程后进入气田的长输管网，由于长输管网大部分埋在地表以下泥土中，工作环境温度为地面以下泥土的温度，温度低。高温富含大量水汽的页岩气在输气管网中温度降低，析出大量的自由水。析出的地层水给气田输气管网生产带来了很大的危害：管网内积液会增加管线输气的阻力，降低管线天然气输送效率；输气管线中存在水，为一些腐蚀菌类，如硫酸盐还原菌生长提供核实的环境，加快管线细菌腐蚀，造成管网的腐蚀，天然气泄漏，进而造成很大的安全危险。因此，在天然气开采之后需要先进行除水，以避免天然气中携带的水汽腐蚀气田输气管网。

2、如专利号为cn201822277341.x的一种页岩气脱水装置所示，其中就包括分离装置，在该专利文件中选择旋风分离器，页岩气或其它流体进入旋风分离器的数个旋风子内螺旋通道，强制进行高速旋转运动，分离出液滴沿旋风子外壳内壁落下。

3、虽然在上述装置中，旋风分离器能实现水滴和页岩气分离，但是在实际的使用过程中某些地层的温度高，同时开采出来的页岩气温度较高，水在页岩气中的存在方式为水蒸气，由于水蒸气的质量小，因此在经过旋风分离器的时候，难以从页岩气中分离出来，因此对页岩气的脱水分离效果不佳。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种页岩气除液装置，用以解决现有技术中的脱水机构，难以对页岩气中混合的水蒸气进行去除，导致页岩气脱水效果不佳的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明一种页岩气除液装置，串接于页岩气的输气管道上，包括锥形筒体、涡流管和空气压缩装置，所述锥形筒体的上端侧面上设有切向设置的进气管，所述锥形筒体上端的中部设有排气管，所述进气管和排气管均连接与输气管道上，所述锥形筒体的下端设有排液管，所述排液管的外侧设有集水箱，所述空气压缩装置的输出端与涡流管的进气口连接，所述涡流管的制冷端上设有螺旋管，所述螺旋管套接缠绕于进气管前端的输气管道上。

4、本技术方案的工作原理为：

5、通过空气压缩装置向涡流管内输入压缩空气，此时在涡流管的制冷端上将会产生冷空气，冷空气在螺旋管内运动过程中，会对输气管道进行降温，即输气管道内的页岩气会与输气管道进行热交换，使页岩气的温度降低，即温度降低后，页岩气内的水蒸气会液化成小水滴，页岩气将小水滴携带至锥形筒体内，由于小水滴的质量相对较大，页岩气和小水滴的混合物在沿着锥形筒体内部做螺旋运动时，在离心力的作用下，小水滴会被甩向锥形筒体的侧壁，发生碰撞，碰撞后的小水滴将会失去动能，从而沿着锥形筒体的内壁滑落至集水箱内，分离小水滴之后的页岩气运动至锥形筒体的下端时，会产生自下而上的旋流，从而从排气管排出。

6、进一步，所述排气管和输气管道之间设有文丘里管，所述文丘里管的凹陷部位上设有抽气管，所述抽气管的一端与文丘里管连通，所述抽气管的另一端与集水箱的上端连通，其有益之处在于，高速流动的页岩气在文丘里管内流动时，文丘里管的凹陷部位上页岩气的流速增大，即该处气压减小，故而会对集水箱内的少部分页岩气进行抽吸，抽吸时，集水箱内会形成负压的一个状态，即便于体积质量较小的水滴滑落至集水箱内(排液管的存在，部分页岩气会进入集水箱，使集水箱内的压力增大，会对小水滴向下运动造成阻力)。

7、进一步，所述锥形筒体的外侧套接设有锥形外壳，所述锥形外壳的上端设有排气孔，所述锥形外壳的内侧面和锥形筒体的外侧面之间设有加热腔室，所述涡流管的制热端上设有加热管，所述加热管的一端和涡流管的制热端连通，所述加热管的另一端与加热腔室的下端连通，所述加热管上设有电控阀。

8、由于开采出来的页岩气中还含有地层中的细小砂石和灰土，在锥形筒体内，砂石和灰土也会被甩向内壁，即砂石和灰土会与内壁上的液滴接触，造成三者混合，混合之后的产物具有一定的粘稠度，其会粘附于锥形筒体的内壁上，因此通过涡流管制热端产生的热空气对锥形筒体的外壁进行加热，使外壁处于一个温度相对较高的状态，即粘附于内壁上的混合物与内壁接触面上的水分会被烘干，从而降低混合物的粘度，因此在螺旋运动页岩气的撞击下，会脱落滑动至集水箱内(若不处理，长时间使用会导致内壁上混合物的厚度不断加厚，影响液滴的滑落，同时也会对页岩气的螺旋运动造成阻挡和影响)。

9、进一步，所述加热腔室的内部设有螺旋气道，其有益之处在于，起到对热空气进行导向的作用，使锥形筒体的侧壁受热均匀。

10、进一步，所述涡流管的制冷端上还设有调温管，所述调温管的一端与涡流管的制冷端连通，所述调温管的另一端与加热腔室的下端连通，所述调温管上设有电控阀，其有益之处在于，若涡流管制热端的温度较高，那么就会造成锥形筒体侧壁的温度高，则就会导致其内壁上的液滴蒸发速度快，进而导致大量水蒸气混入页岩气中，因此调温管将冷空气引入加热腔室内起到实时调温的效果。

11、进一步，所述涡流管的制热端设有调节热空气排出流量的电控阀，其有益之处在于，通过制热端上电控阀的流量调节，就可对涡流管制热端和制冷端的温度进行调节。

12、进一步，所述集水箱的底部设有转轴，所述转轴的一端延伸至集水箱的外侧，所述转轴位于集水箱内部的部分上圆周均布设有若干搅拌杆，所述转轴位于集水箱外侧的一端上设有驱动机构，其有益之处在于，转轴带动搅拌杆旋转，即避免集水箱内砂石和灰土沉淀，因为沉淀之后会对集水箱的排水孔造成堵塞，且难以排出干净(集水箱不能实时排水，不然少量页岩气会通过排水的部位溢出)。

13、进一步，所述驱动机构包括旋转叶片和吹动管，所述旋转叶片均布设置于转轴上，所述吹动管的一端连接于螺旋管的排气端上，所述吹动管的另一端上设有若干吹气孔，所述吹气孔的排气方向指向旋转叶片，其有益之处在于，利用换热之后的冷空气，对叶片进行吹动，从而带动转轴旋转，此种设置方式可不需要额外的驱动装置，节约能源。

14、进一步，所述集水箱上设有排液口，所述排液口上设有转动连接于集水箱上的盖板，所述盖板的另一端上设有拉绳，所述拉绳的一端固定连接于盖板的活动端上，所述拉绳的另一端上设有浮球，其有益之处在于，此种设置方式巧妙的利用浮力将盖板拉开进行排水，可实现自动定期排水。

15、进一步，所述排气管位于锥形筒体内部的一端上设有弹簧，所述弹簧的外侧面上包覆有柔性滤网，其有益之处在于，柔性滤网能对页岩气中质量轻的杂质进行阻挡(比如塑料袋颗粒、线头等)，弹簧在页岩气的冲击下会摆动，从而将柔性滤网上粘附的杂质进行抖动脱落。

16、本发明的有益效果在于：

17、(1)本技术方案中，巧妙的利用涡流管的特性，对页岩气进行降温，从而让页岩气内的水蒸气液化出来，提升页岩气内水分在锥形筒体内的脱出效果；(2)利用涡流管产生的热空气对锥形筒体的侧壁进行加热，使其上粘附的砂石、灰土和水的混合物的粘附面上水分被烘干，从而降低粘附程度后脱落，提升了锥形筒体内壁的清洁效果，进而提升了液滴的流动和页岩气的螺旋运动效果；(3)调温管的设置，可对加热腔室内的温度进行调节，避免温度过高造成水滴迅速汽化的问题(烘干是水分缓慢流失，对页岩气除水的影响小)；(4)本装置可设置多个串接于输气管道上，对页岩气进行逐步的除水，提升除水效果(后方设置的本装置中无需设置加热腔室和搅拌杆等部件，后方装置中的页岩气只含有少量水分，因此只需除水即可)；(5)本装置的结构简单，原理巧妙，对页岩气中的除水效果好。

18、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。